Страница 11: ДСТУ ISO/TS 14253-2:2006. Вимоги до геометричних розмірів виробів. Перевірка вимірюванням робочих зразків та засобів вимірювальної техніки. Частина 2. Рекомендації з оцінювання невизначеності вимірів геометричних розмірів виробів, калібрування засобів вимірювальної техніки та конт (61276)

Зареєстровано: 17_пвршаггерачія = 7,6 мкм менша за цільову невизначеність U_T = 8 мкм.

У таблиці В.2 є три великі (позначені (1)), три середні (позначені (2)) і три малі (позначені (3)) складники невизначеності в невизначеності вимірювання.

Складники невизначеності наведено в квадраті у формулі сумарної стандартної невизначеності. Тому важко визначити і зрозуміти їхній вплив на и_а. Застосування замість них варіацій и² дає іншу й іноді зрозумілішу картину впливу окремих складників невизначеності (див. таблицю В.З).

Таблиця В.З — Вплив окремих складників невизначеності на и_с і и’ (вимірювання двох точок діаметра 25 мм)

З таблиці В.З видно, що

• якби зовнішній мікрометр зовсім не мав похибок, то L/.було б зменшене від 7,6 мкм до 6,2 мкм;

• якби оператор, довкілля і робочий зразок були досконалими, то тоді U було б зменшене від 7,6 мкм до 2,2 мкм.

У цьому разі очевидно, що саме складники невизначеності, пов’язані з вимірювальним проце­сом, є основними складниками, а не засоби вимірювальної техніки.

Результат U= 7,6 мкм, і якщо вимог до ISO 14253-1 буде дотримано, то допуск діаметра робочого зразка буде зменшено на 2 • 7,6 мкм = 15,2 мкм під час виготовлення валів. Це зменшення для діа­метра 25 мм дорівнює повному розміру допуска 1Т6 (13 мкм).

Якби U становило лише 10 % від допуску робочого зразка, то допуск робочого зразка становив би IT 10 (84 мкм). У разі менших допусків U буде більше ніж 10 % від допуску. У разі ІТ8 (33 мкм) U буде становити 45 % від допуску, і тоді залишиться лише 10 % від допуску для виготовлення валів.

Якби цільова невизначеність становила 6 мкм замість 8 мкм, то невизначеність вимірювання від першої ітерації була б надмірно великою (1/_Єі = 7,6 мкм). Необхідне зменшення становить принаймні 1,6 мкм. Це дорівнює зменшенню на 38 % для и².

Необхідно розглянути найважливіший складник невизначеності — різницю температур між робо­чим зразком і засобом вимірювальної техніки. Можна змінювати методику та/чи вимірювання темпе­ратур під час виготовляння для зменшення 29-відсоткового складника (29 % и²) майже до 0.

Внаслідок ефективного навчання трьох операторів зменшується збіжність u_RR і відмінність між отриманими ними нулями (t/_NP). Це дасть 15 % від необхідного 38-відсоткового зменшення.

Складник невизначеності, який спричиняє похибки форми робочого зразка, неможливо зменшити, якщо виконують лише одне вимірювання робочого зразка. Якби збільшити кількість вимірювань, то цей складник можна зменшити. Якщо провести чотири вимірювання і застосовувати середнє значен­ня, то це спричинить 20-відсоткове зменшення від необхідних 38 %. Але внаслідок цього збільшиться тривалість вимірювання, а значить, і розмір фінансових витрат.

При цьому є багато шляхів зменшення невизначеності вимірювання. Який з них вибрати, можна визначити лише на основі зведення до мінімуму витрат на зменшення. Витрати мають завжди скеро­вувати до зменшення невизначеності вимірювання.

У цьому разі зменшення складників невизначеності, зумовлених вибором мікрометра, не буде значущим. Єдиним рішенням є вибір іншого засобу вимірювальної техніки з якомога меншими (мож­ливими) значеннями МРЕ. Це могло б бути економічно доцільним рішенням, якби тривалість вимірю­вання також було зменшено, і було б можливим вимірювання кількох діаметрів без втручання опера­тора.

Це могло б дати розширену невизначеність U від 7,6 мкм до 2,6 мкм.

Як показано на наведеному вище прикладі, початкове встановлення значень МРЕ трьох мікро­метрів достатнє для цієї цільової невизначеності й основного завдання вимірювання. Тоді треба за­тверджувати такі вимоги для мікрометра:

• К

  (двостороння характеристика) (одностороння характеристика) (одностороння характеристика)

  рива похибки (макс. — мін.) MPE_ml = 6 мкм

• Площинність вимірювальних наконечників MPE_mf = 1 мкм — Паралельність між наконечниками МРЕ_МР = 2 мкм

Мікрометр має відповідати цим вимогам, але вони змінені невизначеностями, наявними під час калібрування, наприклад, U_Si_, U_SF U_SP відповідно, згідно з ISO 14253-1 (див. В.З, В.4, В.5 і рису­нок В.1). Під час калібрування мікрометра потрібно знати три невизначеності.

В.2.6 Друга ітерація

У цьому разі нема потреби в другій ітерації. Невелике зменшення значення U з першої ітерації було б можливе, але велике зменшення неможливе (як показано) без значних змін методу і методики вимірювання.

Вимоги (МРЕ) до еталонів (кінцевих мір) ще не встановлено. Затвердження цих вимог є одним із завдань бюджету невизначеності.

Загальне завдання полягає у вимірюванні діапазону похибки кривої характеристики показу. Для визначення похибки кривої характеристики показу є 11 основних вимірювань —11 вимірювань з різною невизначеністю вимірювання в діапазоні від 0 мм до 25 мм. Щоб уникнути непотрібної роботи щодо складання бюджету невизначеності, шукають найбільшу з 11 невизначеностей (25’мм) і З’ясовують, чи можливе це значення невизначеності в десяти інших випадках. Для перевіряння треба знайти та­кож найменшу невизначеність (0 мм).

Виміряти похибки показу в 11 позиціях у діапазоні вимірювання (від 0 мм до 25 мм): 0; 2,5; 5;...; 22,5 і 25 ммі.

Цільова невизначеність для основних вимірювань становить 1 мкм.

Вимірювання довжини — звірення з відомою довжиною.

Калібрування виконують, використовуючи десять спеціальних кінцевих мір з кроком 2,5 мм (L дорівнює 2,5; 5; ...; 22,5; 25 мм)

• Покази зовнішнього мікрометра порівнюють із довжиною кінцевої міри, розміщеної між вимі­рювальними наконечниками.

• Виконують одне вимірювання (калібрування) на кінцеву міру. Похибка показу:

похибка = покази мікрометра - довжина кінцевої міри.

• Персонал, що займається калібруванням, досвідчений.

• Температуру приміщення не контролюють.

• Протягом року температура в приміщенні становить (20 ± 8) °С.

• Зміна температури протягом однієї години становить менше ніж 0,5 °С.

Див. рисунок В.З.

Рисунок В.З — Завдання вимірювання

В.3.5 Перелік і пояснення щодо носіїв невизначеності

Див. таблицю В.4.

Таблиця В.4 — Огляд складників невизначеності і коментарі щодо них. Похибки показів під час калібрування мікрометра в точці вимірювання 25 мм

Usl — довжина кінцевої міри Оцінювання за типом В

Точне значення MPE_SL ще не встановлено. Його установлення — одне із завдань бюджету неви­значеності. Спочатку вибирають кінцеві міри 2-го розряду, і MPE_SL як значення межі допуску вибирають з ISO 3650. Граничне значення для кінцевої міри 25 мм дорівнює:

a_SL= 0,6 мкм.

На підставі наявних сертифікатів калібрування кінцевих мір припускають прямокутний розподіл (6 = 0,6):

u_SL = 0,6 • 0,6 мкм = 0,36 мкм.

u_RR— збіжність/роздільна здатність Оцінювання за типом В

Проводять експеримент на визначення збіжності. Він полягає у п’ятнадцяти вимірюваннях на кінцевій мірі завдовжки 25 мм з цим мікрометром. Середній квадратичний відхил експерименту u_RE дорівнює 0,19 мкм. Таким чином, складник невизначеності роздільної здатності треба вибирати як Urr (u_Ra > Wre):

u_RR = 0,29 мкм.

u-m — різниця температур Оцінювання за типом В

Найбільша різниця температур між мікрометром і кінцевими мірами становить 1 °С. Немає інфор­мації про значення найвищої температури. Тому припускають ± 1 °С. Припускають, що температурний коефіцієнт лінійного розширення а становить 1,1 мкм/(100 мм-°С) для мікрометра і кінцевої міри. Гра­ничне значення становить:

і-г- гч л ¹-1 МКМ „_г

a_TD = AT-a-D = 1 °С 25 мм = 0,28 мкм.

100 мм°С

Припускають LZ-подібний розподіл (Ь = 0,7):

u_TD = 0,28 мкм • 0,7 = 0,20 мкм.

и_ТА — температура Оцінювання за типом В

Максимальний відхил від стандартної температури (20 °С), який спостерігають, становить 8 °С. Немає інформації про знак цього відхилу, тому припускають ± 8 °С. Припускають, що максимальний відхил між двома температурними коефіцієнтами лінійного розширення (а_{мікромгг}ра і а_йнц„отмі_Ри) стано­вить 10 %. Граничне значення дорівнює:

_ . _ 1,1 МКМ

а_ТА = 0,1-ДТ2о-а-0 = 0,1-8°С 25 мм = 0,2 мкм.

100 мм °С

Припускають U-подібний розподіл (6 = 0,7):

и_ТА = 0,2 мкм • 0,7 = 0,14 мкм.

Визначено, що між складниками невизначеності кореляції немає.

Складники невизначеності нескорельовані. Сумарний стандартний відхил дорівнює:

Uc~ VUsl + Urr + Utd + Uta = 0,5 МКМ.

Значення з В.3.6.1:

Uc ⁼VUsl + Urr + Utd + Uta = 0,5 МКМ.